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冲压件同步工程阶段材料利用率提升方法

  近年来,中国新能源汽车快速发展,市场竞争日益加剧,质量和成本是竞争中两个最重要的考量因素。在保证产品质量的前提下,如何最大限度地降低制造成本,是企业赖以生产并保持可持续发展的途径之一。整车部件中,超过一半以上的零件(60% ~ 70%)是通过冲压加工所得,冲压生产成本(包含材料成本)占汽车生产总成本的40% 左右。因此,在冲压工艺上下功夫,对降低制造成本会有很明显的效果,提高单车材料利用率是冲压降本的方向。

  一台车身冲压钣金质量在500 kg 左右,可以估算单车钣金原材料在900 kg 左右。假设单车材料利用率提升1%,原材料将减少约15 kg,单车成本降低100 元,每年将为企业带来上千万元的成本节约。因此,本文以新能源汽车冲压板料材料利用率为研究对象,结合同步工程分析方法,从产品设计优化、冲压工艺优化等方面提出多种提高材料利用率的方法,对国内各大车企降本有较好的指导意义。

  材料利用率计算方法

  在冲压领域,材料利用率指的是合格产品中材料消耗占原材料的比重,材料利用率越高,说明材料被利用的程度越高,即浪费的材料越少。同时,材料利用率是衡量合理利用材料的经济性指标,它是从经济角度对材料节约的一种反映。一般有面积计算法和质量计算法两种方式,其中质量计算法应用较面积计算法更广泛。

  1. 面积计算法

  面积计算法为: 材料利用率= 单位步距内冷冲模的实际面积/( 条料宽度× 步距)×100%。

  2. 质量计算法

  质量计算法为: 材料利用率= 产品质量/ 坯料质量×100%,其中产品质量是最终生产出来的单个零件质量,坯料质量是实际生产单个零件最初使用的板料质量。

  同步工程阶段材料利用率提升方法

  同步工程即SE,是Simultaneous Engineering的缩写,它是指对整个产品开发过程实施同步、一体化设计,促使开发者始终考虑从概念形成直到用户使用(保养、维修等)的整个产品生命周期内的所有因素(包括质量、成本、进度和用户要求)的一种系统方法。通过开展同步工程可降低工艺难度,提前识别潜在的产品设计问题以及影响制造的问题,降低开发成本,修正设计缺陷,提高产品质量。冲压同步工程是在整车开发过程中,对车身冲压零件进行冲压工艺分析,并借助于AutoForm 或Dynaform 等专业软件展开CAE 分析,从而识别产品设计或制造问题,并提供优化方案反馈给产品设计人员,以此进行产品改善和工艺优化,降低模具制造的风险和成本,确保冲压件的质量。同步工程开展先于后期的工装开发,在同步工程阶段,包括产品造型、结构、外观、分缝等都未完全敲定,产品设计仍可通过工艺部门输入的方案进行产品优化设计,并且,在该阶段,用于制造的工装设备还未开发,避免了工装设备改变带来的巨额费用。因此,在同步工程阶段引入材料利用率概念并开展提升工作意义重大,成本最低,效果也最显著。


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